JP4076204B2 - エンジンのスロットル弁の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、自動車用内燃機関等に用いられるスロットル弁の制御方法および制御装置に関する。
背景技術
特公昭５６−３７４１４号公報には、エンジン回転数と要求エンジントルクとに基づいてスロットル弁の目標開度を算出し、実際のスロットル弁開度が目標開度となるように制御するスロットル弁の制御装置が記載されている。
また、特開平７−３３２１３６号公報には、機関吸気系に介装されたスロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、前記スロットル弁の目標開度を設定する目標開度設定手段と、前記スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、前記目標開度設定手段により設定される目標開度とスロットル弁開度検出手段により検出される検出開度との偏差を用いて、比例分を含むフィードバック制御量を演算し、該演算結果に基づいて前記スロットル駆動手段を駆動して、スロットル弁を前記目標開度に近づけるようにフィードバック制御する開閉制御手段を有する内燃機関のスロットル弁制御装置において、前記偏差が小さければ小さいほど、前記比例分に係るゲインを大きくする比例分ゲイン変更手段を備えている内燃機関のスロットル弁制御装置が記載されている。
さらにまた、特開平８−１４４８２０号公報には、車両に搭載された内燃エンジンの回転数及び前記車両の諸状態により演算される要求エンジントルクに基づいて前記エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の目標開度を求め、実際のスロットル弁開度が前記目標開度となるように電気的に制御する内燃エンジンのスロットル弁制御装置において、前記吸気通路内の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、前記エンジン回転数及び要求エンジントルクに応じて前記吸気通路内の目標吸気圧を演算する目標吸気圧演算手段と、前記目標吸気圧と検出吸気圧とを比較し、その結果に応じて前記目標開度を補正する補正手段を設けたことを特徴とする内燃エンジンのスロットル弁制御装置が記載されている。
これら公報には、比例分ゲインの変更手段あるいは、エンジンコントロールユニット自体が演算する目標開度を補正し、スロットル弁の応答を改善する手段が記載されている。
しかしこれらの手法の場合、スロットル弁の動作に対しある決まった定数でモータ駆動デューティを演算するため、平均値的な見方をすれば応答性は向上するが、経年変化や製品のバラツキによるスロットル弁の応答性への影響を改善するには至っていない。
発明の開示
本発明の目的は、経年変化や製品のバラツキによるスロットル弁の応答性への影響を低減でき、かつ優れた応答性を得られるエンジンのスロットル弁の制御方法および制御装置を提供することにある。
本発明の１つの観点によれば、エンジンの運転状態に応じて設定されたスロットル弁の基準目標開度と、そのスロットル弁の実際の開度すなわち実開度とが比較される。そして、その比較の結果得られた偏差に対応して、前記基準目標開度を補正するための補正量が求められる。この補正量を基に、基準目標開度よりも大きな値を持つ補正された目標開度が設定される。
この補正量を基に補正された目標開度は、スロットル弁の基準目標開度よりも大きな値に設定されるので、その補正された目標開度に基づいて生成された制御信号によってスロットル弁を制御することによって、スロットル弁の応答速度を改善することができる。
好ましくは、目標開度の補正量は、基準目標開度が変更される毎に、実開度と変更された基準目標開度との偏差に応じて、逐次再設定される。
また、好ましくは、目標開度の補正量は、偏差の定数倍の値として求められる。そして、偏差が小さい程その定数が大きく設定される。すなわち、偏差が小さければ小さい程、目標開度の補正量をより大きな値に設定する。
さらに、好ましくは、補正された目標開度が設定されてからの時間、実開度の基準目標開度に対するオーバーシュート量、および補正された目標開度と実開度との偏差のいずれかが、所定の値以上になった時に、補正目標開度が基準目標開度として設定される。
さらに、好ましくは、補正された目標開度に基づいてスロットル弁の開度を制御しているときに、基準目標開度信号が新たな基準目標開度信号に変更されたときは、既に補正された目標開度がキャンセルされる。そして、この新しい基準目標開度と実開度との偏差に基づいて、新らたな補正目標開度が設定される。
さらに、好ましくは、基準目標開度は、エンジンコントロールユニットから与えられる。そして、この基準目標開度が変化したときに補正された目標開度が設定される。
さらに、好ましくは、目標開度の補正量は、基準目標開度と実開度との偏差に応じて、予め定められた複数個の値の中から適切な値が選択される。
本発明の他の観点によれば、エンジンのスロットル弁の制御装置は、エンジンの運転状態に対応して設定されたスロットル弁の開度を、基準目標開度として出力する基準目標開度設定部と、前記スロットル弁の実際の開度位置を検出し、出力する実開度検出部と、前記基準目標開度設定部が出力する基準目標開度と実開度検出部が出力する実開度との偏差に対応して制御目標開度を演算する制御目標開度設定部とを備えている。そして、その制御目標開度設定部は、前記基準目標開度と前記実開度との偏差に対応して、前記基準目標開度を補正するための補正量を演算する目標開度補正量演算部を有する。
好ましくは、上述の制御目標開度設定部は、さらに、前記演算された補正量と実開度とから補正された目標開度を求める補正目標開度演算部を有する。
さらに好ましくは、上述の制御目標開度設定部は、補正目標開度演算部のほかに、補正された目標開度を制御目標開度とするか、基準目標開度を制御目標開度とするかを選択する制御目標開度演算部を有する。
好ましくは、制御目標開度設定部の少なくとも一部は、エンジンの制御用マイクロコンピュータのメモリに記憶された演算プログロムから構成されている。
さらに、好ましくは、制御目標開度設定部の少なくとも一部は、エンジンの制御用マイクロコンピュータとは別のスロットル弁制御用マイクロコンピュータのメモリに記憶された演算プログロムから構成されている。
ここで、制御目標開度設定部の少なくとも一部が、演算プログラムから構成されるとは、例えば、目標開度補正量演算部は、偏差と目標開度補正量の関係を予めメモリに記憶させたマップとして構成できるし、タイマーをハードウエア的な構成としても良いことを意味する。
好ましくは、先に述べた制御目標開度演算部は、実開度と基準目標開度との偏差、実開度の基準目標開度に対するオーバーシュート量、および補正された目標開度と実開度との偏差のいずれかが所定の値以上になったときには、基準目標開度が制御目標開度として設定される。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明にかかる実施例について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略的構成を示している。図１に示されたエンジンのスロットル弁の制御装置は、エンジンコントロールユニット１とスロットルコントロールユニット２とから構成されている。基準目標開度３は、エンジンコントロールユニット１からスロットルコントロールユニット２に与えられる。スロットル弁（図示せず）を動作させるアクチュエータ４の動作は、スロットルセンサ５によって検出され、スロットル弁の実開度６としてスロットルコントロールユニット２に入力される。前記基準目標開度３と実開度６が比較され、後述するように両者の偏差に応じて補正された目標開度θ_ＯＡが設定される。補正された目標開度θ_ＯＡに基づいてフィードバック制御量演算８が実行され、その出力に基づいてアクチュエータ４のモータ９が作動される。その結果、スロットル弁の開度が補正された目標開度に応じて制御される。
図２に目標開度と補正目標開度の関係を示す。
エンジンコントロールユニットから受信した基準目標開度２１に対し、補正された目標開度２３は、実開度２２と基準目標開度２１との偏差に従って決められる目標開度補正係数すなわち補正量Ｂを用いて、補正目標開度＝実開度＋偏差×補正量の関係で設定される。その後、終了判定がなされるまでの間、偏差の大きさに応じて図２のように補正された目標開度２３は、漸次（段階的に）減少する。
図３は、補正された目標開度の設定を説明するための図である。補正目標開度の設定は、図３に示すように開方向に対する設定だけでなく、閉方向に対する設定もなされる。どちらの設定になるかは、基準目標開度の履歴に基づいて決定される。
図４は、補正された目標開度の設定手順を示すフローチャートである。
図４において、初めに、エンジンコントロールユニット１から基準目標開度θ_Ｏが受信され（ステップＳ３１）、ついで実開度θ_ｆが読み込まれる（ステップＳ３２）。次いで、目標開度（Ｓ３１）と実開度（Ｓ３２）の偏差Ａが演算される（ステップＳ３５）。
その後、処理は、図１に示された目標開度補正量演算部１００に移る。ステップＳ３６において、偏差Ａの値に基づき目標開度補正量Ｂが、マップを用いてまたは演算によって求められる。この目標開度補正量Ｂは、偏差の小さいところほどその値を１５０％等の大きな値に設定することにより、補正された目標開度を大きくすることができる。これによって、フィードバック制御量の演算値を大きくすることができる。
その後、処理は、図１に示された補正目標開度演算部１０１に移り、図４に示された所定の式に基づいて補正目標開度が設定される（ステップＳ３６ａ）。
続いて、処理は、図１に示された制御目標開度演算部１０２に移り、補正された目標開度を設定中に目標開度に変化が無いかどうかが判定される（ステップＳ３３）。「ＹＥＳ」の場合は、カウンターが初期化され、補正目標開度が更新される（ステップＳ３４）。そして、処理は、ステップＳ３４からステップＳ３７に進む。「ＮＯ」の場合は、処理は、ステップＳ３３から直接ステップＳ３７に進み、補正目標開度の使用判定条件、すなわち補正目標開度を使用するかどうかが、ここで判定される。もし、ステップＳ３７の判定結果が「ＹＥＳ」であれば、制御目標開度を補正目標開度に設定し（ステップＳ３８ｂ）、タイマーのカウント値に１を加算する。その後、処理は、ステップＳ３ａに進む。もし、ステップＳ３７の判定結果が「ＮＯ」であれば、制御目標開度を基準目標開度に設定する（ステップＳ３８ａ）。その後、処理は、ステップＳ３ａに進む。
次いで、ステップＳ３ａにおいて、求められた制御目標開度を用いてフィードバック制御量が演算される。その後、処理はステップＳ３ｂに至る。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、図１に示した補正された目標開度制御の終了判定１０を示し、図６はキャンセル判定１１の詳細を示している。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃには、目標開度の使用判定、逆の捉え方をすると目標開度の終了判定（この場合には、図示のものと「ＹＥＳ」「ＮＯ」が逆になる）の３つの事例（Ａ）（Ｂ）および（Ｃ）が示されている。図５Ａは、補正された目標開度が、それが設定されてからＴ１ｍｓ以上経過した場合、スロットル開度が目標値に収束したかどうかにかかわらず終了させられることを示す。
図５Ｂおよび図５Ｃは、図５Ａの条件が成立して、その処理を止める前にスロットル開度が目標開度に到達した場合の終了条件を示す。
図５Ｂは、実開度が目標開度をＢ_Ｏｄｅｇ以上越えたら、補正された目標開度を終了し、図５Ｃは、実開度が補正された目標開度をＣ_Ｏｄｅｇ以上越えたら終了することを示している。これら二つの条件は、予想以上にスロットルが速く動いた場合に備えて設定されている。
図６は、補正された目標開度プログラム実施中に新たな目標開度を受信した場合の処理を示している。目標開度５２と実開度との偏差に基づき設定した補正された目標開度で制御中に、新たな目標開度５３を受信した。この場合、図４のフローチャートにおけるステップＳ３３の判定により、現在の補正された目標開度はキャンセルされ、新たな補正された目標開度５４を設定し、それに基づきフィードバック制御量の計算が行われる。
また、この時同時に終了判定条件も新しい目標開度５３に基づき再設定される。
本発明は、エンジンコントロールユニットがその機能上エンジンコントロールユニットおよびスロットルコントロールユニットの両方の機能を具備し、信号の伝達がエンジンコントロールユニットのコンピュータの信号のやり取りでなされるような装置にも適用できる。このような場合にあっても、アクチュエータ４に設けたセンサ５（図１を参照）の信号をエンジンコントロールユニットに取り込んで図１に示す制御と同一の制御を行うことができる。
以上のように、本発明においては、スロットル弁の実開度を検出してエンジンコントロールユニットからの目標開度との偏差に応じて該目標開度の補正を行う、いわゆる補正された目標開度を設定するようにしている。そして、補正された目標開度を大きな値に設定することによって、スロットル弁制御が迅速化されて応答性がよくなる。また、補正された目標開度を用いるため、エンジンあるいはスロットル弁の経年変化や製品のバラツキすなわち個体差に拘わらず応答性のよいスロットル弁制御を行うことができる。
また、目標開度の使用判定（終了判定）手段あるいはキャンセル判定手段を付加しているので、安全性の高いスロットル弁制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例の構成を示す概略図である。
図２は、本発明の概念を示す図である。
図３は、補正目標開度の設定を説明している図である。
図４は、補正目標開度の設定手順を示すフローチャートである。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、終了判定を説明するための図である。
図６は、キャンセル判定を説明するための説明図である。

Claims (13)

1. エンジンの運転状態に応じて設定されたスロットル弁の基準目標開度と、当該スロットル弁の実際の開度との偏差に基づいて、前記スロットル弁の開度位置を制御するエンジンのスロットル弁の制御方法において、
   前記基準目標開度と前記実開度とを比較し、その比較の結果得られた偏差の絶対値に対応して、前記基準目標開度を補正するための補正量を求め、この補正量を基に、前記基準目標開度の変化幅の絶対値よりも大きな変化幅絶対値を持つ補正目標開度を設定すると共に、前記基準目標開度と前記実開度との偏差の絶対値が小さいほど、前記補正目標開度を大きな値となるようにすることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
2. 請求項１において、前記目標開度の補正量は、基準目標開度が変更される毎に、実開度と変更された基準目標開度との偏差の絶対値に応じて、逐次再設定されることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
3. 請求項１において、前記ダミーの目標開度の補正量は、前記偏差の絶対値の定数倍の値として求められ、当該偏差の絶対値が小さい程その定数が大きく設定されることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
4. 請求項１において、前記補正された目標開度が設定されてからの時間、前記実開度の基準目標開度に対するオーバーシュート量、および前記補正された目標開度と実開度との偏差の絶対値のいずれかが所定の値以上になったとき、前記補正目標開度を基準目標開度に設定することを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
5. 請求項１において、前記補正された目標開度に基づく開度制御を行っているときに、基準目標開度信号が新たな基準目標開度信号に変更されたときは、前記補正された目標開度をキャンセルし、この新しい基準目標開度と実開度との偏差の絶対値に基づいて新しい補正された目標開度を設定することを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
6. 請求項１において、前記基準目標開度は、エンジンコントロールユニットから与えられ、この基準目標開度が変化したときに前記補正された目標開度が設定されることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
7. 請求項１において、前記目標開度の補正量は、基準目標開度と実開度との偏差の絶対値に応じて、予め定められた複数個の値の中から適切な値が選択されることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御方法。
8. エンジンの運転状態に対応して設定されたスロットル弁の開度を、基準目標開度として出力する基準目標開度設定部と、前記スロットル弁の実際の開度位置を検出し、出力する実開度検出部と、前記基準目標開度設定部が出力する基準目標開度と実開度検出部が出力する実開度との偏差の絶対値に対応して制御目標開度を演算する制御目標開度設定部とを備えたエンジンのスロットル弁の制御装置において、
   前記制御目標開度設定部が、前記基準目標開度と前記実開度との偏差の絶対値に対応して、前記基準目標開度を補正するための補正量を演算する目標開度補正量演算部を有すると共に、前記基準目標開度と前記実開度との偏差の絶対値が小さいほど、前記補正された目標開度を大きな値となるように構成したことを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。
9. 請求項８において、さらに前記制御目標開度設定部が、前記補正された目標開度を制御目標開度とするか、前記基準目標開度を制御目標開度とするかを選択する制御目標開度演算部を有することを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。
10. 請求項８において、前記制御目標開度設定部の少なくとも一部が、エンジンの制御用マィクロコンピュータのメモリに記憶された演算プログロムから構成されていることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。
11. 請求項８において、前記制御目標開度設定部の少なくとも一部が、エンジンの制御用マイクロコンピュータとは別のスロットル弁制御用マイクロコンピュータのメモリに記憶された演算プログロムから構成されていることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。
12. 請求項８において、前記補正量は、前記実開度と前記基準目標開度の偏差の絶対値を定数倍した値として求められ、前記定数は、前記偏差の絶対値が小さい程大きい値に設定されていることを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。
13. 請求項９において、前記制御目標開度演算部は、前記実開度と前記基準目標開度との偏差の絶対値、前記実開度の前記基準目標開度に対するオーバーシュート量、および前記補正された目標開度と実開度との偏差の絶対値のいずれかが所定の値以上になったとき、前記基準目標開度を前記制御目標開度として設定することを特徴とするエンジンのスロットル弁の制御装置。

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